1 引言
在生產(chǎn)藥品的潔凈廠(chǎng)房,要滿(mǎn)足一定的潔凈度要求。保證藥品質(zhì)量的重要環(huán)節是生產(chǎn)方法,其優(yōu)劣是由生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)環(huán)境所決定的,藥廠(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境控制的主要目的是防止因污染或交叉污染等危及產(chǎn)品質(zhì)量的情況發(fā)生[1]。因此對一些關(guān)鍵的生產(chǎn)工藝操作間,在減少房間內污染的同時(shí),保證其相對于相鄰房間的壓差,就成為保證潔凈度從而保證藥品質(zhì)量的重要因素。潔凈產(chǎn)房設計中,生產(chǎn)過(guò)程采用壓力梯度的目的是阻止可能出現的不同生產(chǎn)工藝之間的交叉污染。生產(chǎn)車(chē)間壓力高于走廊,即房間保持正壓。有污染物的車(chē)間保持低壓阻止污染物擴散。阻止污染物進(jìn)入生產(chǎn)車(chē)間,即保持房間負壓。某些設有工藝排風(fēng)的房間出于工藝的需求,房間排風(fēng)量是依據不同產(chǎn)品特點(diǎn)而變化的。在這種風(fēng)量變化情況下,保證這些房間的壓差對整個(gè)潔凈廠(chǎng)房的壓差平衡就顯得尤為重要。本文將重點(diǎn)討論變風(fēng)量情況下的壓差控制方法。
2 變風(fēng)量房間壓差控制
針對某藥廠(chǎng)制劑車(chē)間的壓差平衡問(wèn)題改造設計。該制劑車(chē)間共有三層,潔凈度為十萬(wàn)級。根據GMP的相關(guān)條款,該制劑車(chē)間的空調系統需保證生產(chǎn)中整體風(fēng)量平衡、壓差穩定、氣流走向符合工藝流線(xiàn)要求。經(jīng)過(guò)對該制劑車(chē)間摸底調查和初步調試,發(fā)現存在以下問(wèn)題:
(1)空調系統出力不足。實(shí)際送風(fēng)量小于設計值。
(2)工藝排風(fēng)所引起的不平衡。部分房間由于工藝要求,房間排風(fēng)量是變化的。原設計未考慮排風(fēng)量變化造成的房間壓差的變化,所以有工藝排風(fēng)
的房間都不能滿(mǎn)足壓差的設計要求。
對于整個(gè)制劑車(chē)間來(lái)說(shuō),個(gè)別房間壓差的少許變化必將影響車(chē)間壓差的整體平衡。所以這些排風(fēng)量變化房間的壓差混亂是造成該制劑車(chē)間壓差混亂的主要原因。
2.1 房間漏風(fēng)量計算
當潔凈室與相鄰的空間之間有門(mén)窗和任何形式的孔口存在時(shí),在這些門(mén)窗、孔口處于關(guān)閉情況下,潔凈室與相鄰空間應維持一個(gè)相對壓差,這個(gè)壓差就是以一定風(fēng)量通過(guò)這些關(guān)閉的門(mén)窗、孔口的縫隙時(shí)的阻力,所以靜壓差反映的是縫隙的阻力特性。
從靜壓差的物理特性可見(jiàn)房間的壓差與房間的漏風(fēng)量有很大關(guān)系。針對制劑車(chē)間具體情況,在實(shí)地對不同房門(mén)類(lèi)型在不同壓差條件下的門(mén)縫單位長(cháng)度漏風(fēng)量進(jìn)行測試,實(shí)驗結果如表1所示。
根據實(shí)際情況:自動(dòng)門(mén)在房間壓差不同的情況下表現出來(lái)的漏風(fēng)量是不同的,因此針對具體情況區分為正壓和負壓情況分別考慮。正壓情況表現為非密閉門(mén)形式,而負壓情況密閉效果較好,表現為密閉門(mén)形式。測試值與5潔凈廠(chǎng)房設計規范6推薦值相差不大。對開(kāi)門(mén)密閉效果不好,測試值大于5潔凈廠(chǎng)房設計規范6中關(guān)于非密閉門(mén)的推薦值。對于單開(kāi)門(mén)密閉效果較好,測試值與5潔凈廠(chǎng)房設計規范6密閉門(mén)推薦值十分接近。具體情況如表2所示。
美國標準研究所(ANSI)與美國工業(yè)衛生協(xié)會(huì )(AIHA)支持采用漏風(fēng)量方法解決房間壓差控制問(wèn)題。ANSI的標準Z9.5認為/規定定量壓差是不好的設計依據[4],真正需要的是漏風(fēng)量。通過(guò)實(shí)際檢測發(fā)現該制劑車(chē)間門(mén)的密閉效果較差,漏風(fēng)量較大。所以本次設計門(mén)的設計漏風(fēng)量如下:單開(kāi)門(mén)200m3/h,對開(kāi)門(mén)400m3/h,電動(dòng)門(mén)600m3/h。
2.2 房間壓差控制
如圖1所示:對于排風(fēng)量隨時(shí)變化而同時(shí)設置了回風(fēng)的房間,增設一個(gè)排風(fēng)口,通過(guò)管道接入新增設的排風(fēng)系統,并在新增排風(fēng)管道上安裝文丘里流量控制閥門(mén)。新設排風(fēng)口風(fēng)量隨原有排風(fēng)口風(fēng)量變化而變化。原有排風(fēng)口排風(fēng)量減少,則新設排風(fēng)口閥門(mén)開(kāi)大,新設排風(fēng)管道排風(fēng)量增加;原有排風(fēng)口排風(fēng)量增加,則新設排風(fēng)口閥門(mén)關(guān)小,新設排風(fēng)管道排風(fēng)量減少?？傊?通過(guò)文丘里流量控制閥控制房間總排風(fēng)量恒定,為房間更大排風(fēng)量。房間送風(fēng)量根據房間潔凈度要求的換氣次數確定?；仫L(fēng)量根據送風(fēng)量、房間漏風(fēng)量及房間更大排風(fēng)量確定,由送回排風(fēng)量保證房間的壓差。對于排風(fēng)量隨時(shí)變化而沒(méi)有設置回風(fēng)的房間,增設一個(gè)排風(fēng)風(fēng)口,通過(guò)管道接入新增設的排風(fēng)系統,并在新增排風(fēng)管道上安裝文丘里流量控制閥,保證房間總排風(fēng)量恒定。房間壓差控制原理同上。房間送風(fēng)量根據房間潔凈度要求的換氣次數確定。房間總排風(fēng)量根據房間送風(fēng)量和漏風(fēng)量計算確定。
2.3 新增排風(fēng)靜壓系統
新增排風(fēng)靜壓系統如圖2所示:
(1)在排風(fēng)總管上安裝壓力變送器,將測量信號反饋給控制器,控制排風(fēng)分機變頻器輸出頻率,保持風(fēng)壓恒定。
(2)在新增的排風(fēng)支管道上安裝EXV系列文丘里控制閥,根據各房間的壓差分別控制文丘里控制閥的開(kāi)啟度,確保每時(shí)刻房間的總排風(fēng)量(新增排風(fēng)口與原有排風(fēng)口排風(fēng)風(fēng)量的和)恒定為房間更大排風(fēng)量。
(3)房間靜壓信號通過(guò)信號分配器,一路給文丘里控制閥進(jìn)行自動(dòng)控制,一路進(jìn)MEC控制器在中控室自動(dòng)顯示房間靜壓。
3 變風(fēng)量控制器的選擇
3.1 氣流控制閥特性
好的氣流控制閥應具備:良好的可調率;高精度;快速響應。
(1)可調率
當需要房間漏風(fēng)量為常量200m3/h,排風(fēng)量在300~1500m3/h變化,則需要送風(fēng)要有超過(guò)10B1的調節比。
(2)高精度
當房間處于最不利情況下,即送風(fēng)量是945m3/h,排風(fēng)量是950m3/h時(shí),高精度的控制閥能夠保證房間的負壓。
(3)快速響應
房間送風(fēng)和排風(fēng)控制系統必須快速響應維持房間的正確壓力。圖5顯示房間壓力如何因為送風(fēng)流量響應緩慢而變成正壓的。圖中陰影部分為
送風(fēng)緩慢引起的正壓期間。
3.2 變風(fēng)量閥工作原理
典型的節流式調節風(fēng)閥內部有一個(gè)彈簧的錐體構件,即風(fēng)量調節機構。它具有兩個(gè)獨立的動(dòng)作部分:一是隨室內壓差變化由房間靜壓信號來(lái)動(dòng)作的部分,由執行機構控制錐體中心的閥桿,使錐體在文氏管內移動(dòng),即調節錐體與管道間的開(kāi)口面積,來(lái)調節風(fēng)量;另一個(gè)是定風(fēng)量機構,即不會(huì )因為調節其它風(fēng)口而引起風(fēng)量的再分配。定風(fēng)量機構依靠錐體構件內彈簧的補償作用來(lái)實(shí)現。在上游靜壓的作用下彈簧伸縮使錐體構件沿閥桿位移,以平衡管內壓力的變化,維持要求的風(fēng)量[5]。
3.3 文丘里閥與VAV蝶閥對比
在工程中常用的兩種變風(fēng)量蝶閥文丘里閥與VAV蝶閥作簡(jiǎn)單的對比。
在可調率、高精度、入/出口的條件要求以及快速響應等方面文丘里閥在性能上要優(yōu)于VAV蝶閥。
4 結論
通過(guò)對不同房門(mén)類(lèi)型在不同壓差條件下的門(mén)縫單位長(cháng)度漏風(fēng)量進(jìn)行測試分析變風(fēng)量情況下房間壓差變化的原因,討論了變風(fēng)量情況下房間壓差控制方法,并且介紹了常用變風(fēng)量末端裝置的基本工作原理,對工程中常用的兩種變風(fēng)量裝置文丘里閥及VAV蝶閥的性能進(jìn)行了對比,文丘里閥在性能上要優(yōu)于VAV蝶閥,在價(jià)格上要遠高于VAV閥,對氣流控制要求不是很高的工程中采用VAV蝶閥,對氣流控制有獨特要求的實(shí)驗室則文丘里閥可以達到所需的技術(shù)標準。因此,在選用變風(fēng)量閥時(shí),根據工程的具體情況和使用要求選擇適合工程需要的,性能價(jià)格比高的產(chǎn)品。